浙教版九上第三章《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》補充作業(yè)（3）（解析版）

浙教版九上第三章：《能量的轉(zhuǎn)化與守恒》補充作業(yè)3-----機械能的轉(zhuǎn)化與守恒1.圖中甲、乙兩個質(zhì)量不同的小球從相同高度靜止釋放（忽略空氣阻力），甲球下落過程中經(jīng)過P、Q兩點，下列說法正確的是（▲）A.釋放瞬間，兩球的重力勢能相等B.著地瞬間，兩球的動能相等C.甲球在P點和Q點的機械能相等D.從釋放到著地，兩球所受重力做的功相等【答案】C【解析】（1）機械能包括動能和勢能；物體由于運動而具有的能量叫動能；物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能；物體發(fā)生彈性形變而具有的能量叫彈性勢能。動能的大小與質(zhì)量和速度有關(guān)，重力勢能大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。（2）動能和勢能轉(zhuǎn)化過程中，若不計空氣阻力和摩擦，則機械能不變?！痉治觥可钊肜斫庥绊憚幽芎椭亓菽艿囊蛩?，是解答此題的關(guān)鍵。【詳解】A、釋放瞬間，兩球的高度相同，但由于兩球的質(zhì)量不同，所以兩球的重力勢能不相等，故A錯誤。著地瞬間，兩球的速度相等，但由于兩球的質(zhì)量不同，所以兩球的動能不相等，故B錯誤。甲由P點運動到Q點，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，由于忽略空氣阻力，所以甲球在P點和Q點的機械能相等，故C正確。從釋放到著地，兩球所受重力做的功為：W=Gh=mgh,h相同，但質(zhì)量m不同，所以兩球所受重力做功不相等，故D錯誤。故選：C2.如圖所示，有一小球沿粗糙的曲面從A點出發(fā)運動到C點，再從D點拋出，虛線DEF為小球在空中的運動軌跡。其中B、D、F等高，不計空氣阻力，下列說法正確的是（▲）A.小球在E點的動能為0B.小球在B、D、F三點的重力勢能相等C.從A運動到C的過程，小球的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D.從A運動到D的過程，小球的機械能不變【答案】B【解析】（1）動能和物體的質(zhì)量、速度有關(guān)；（2）重力勢能和物體的質(zhì)量、高度有關(guān)；（3）動能和重力勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的，只有在不計摩擦和阻力時，機械能才守恒。【分析】明確影響動能和重力勢能的因素，并對小球的降低和升高狀態(tài)做出判斷是解答此題的關(guān)鍵。【詳解】A、小球在E點有一定的速度，其動能不為0，故A錯誤；小球在B、D、F三點時，質(zhì)量相同，高度相同，則重力勢能相等，故B正確；從A運動到C的過程，小球的質(zhì)量不變，高度減小，重力勢能減小，速度變大，動能變大，小球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故C錯誤；曲面是粗糙的，小球在運動的過程中，克服摩擦做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故從A運動到D的過程，小球的機械能減小，故D錯誤。故選：B3.如圖所示，完全相同的甲、乙兩個小球，甲球由輕繩系住，乙球由橡皮條系住，都從水平位置由靜止開始釋放，當兩球到達懸點正下方K點時，橡皮條長度恰好與繩子長相等，則在K點時，下列說法錯誤的是（不計空氣阻力）（▲）A.υ甲＞υ乙B.從靜止運動到K點，甲的重力做功多C.甲的動能大于乙的動能D.甲和乙的重力勢能相等【答案】B【解析】兩小球初始狀態(tài)時，處于同一高度，質(zhì)量相等，重力勢能相等，機械能相等，下擺過程中，不計空氣阻力，甲球的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，而乙球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和橡皮繩的彈性勢能，這樣，在最低點時，甲球的動能大，從而就能比較兩球速度大小?！痉治觥勘绢}考查了學生對機械能守恒的掌握，掌握機械能守恒定律是解題的關(guān)鍵，有一定的難度?！驹斀狻坑深}知，兩球的質(zhì)量相同；最初兩球處于同一高度由靜止開始釋放，則兩球的重力勢能相等；故D正確；由題意和圖示可知，下擺過程中，繩子不會伸長，而橡皮條會伸長，所以，可知小球達到正下方k點時，不計空氣阻力，甲球的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，乙球的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和橡皮條的彈性勢能；這樣，在最低點時，甲球的動能大，其速度較大，即υ甲＞υ乙,故AC正確；從靜止運動到K點，小球下落的高度相同，根據(jù)W=Gh可知，重力所做的功也是相同的，故B錯誤。本題選錯誤的；故選：B4.一個籃球不小心被水打濕，小明繼續(xù)使用該籃球進行訓練，球離手后，發(fā)現(xiàn)籃球在干燥的地面上向前彈跳的過程中，地面上留下了一個個“印跡”，以下判斷正確的是（不考慮籃球質(zhì)量的變化）（▲）A.B點時的動能等于C點時的動能B.A點到B點的過程是重力勢能與動能之間的相互轉(zhuǎn)化C.1、2、3三個“印跡”大小相同D.D點時籃球的動能不為0【答案】D【解析】（1）籃球彈跳的高度會越來越低，這說明在勢能和動能的轉(zhuǎn)化過程中有能量的消耗，所以籃球的機械能一次比一次少。（2）機械能包括物體的動能和勢能。動能的大小和物體的質(zhì)量以及運動的速度快慢有關(guān)，判斷動能的大小看它的質(zhì)量和運動快慢是否變化就可以了；重力勢能的大小和物體的質(zhì)量以及所處位置的高度有關(guān)，判斷重力勢能是否改變，看它的質(zhì)量和高度是否變化就可以了。（3）判斷是哪種能量轉(zhuǎn)化成了另一種能量的標準是：減小的轉(zhuǎn)化為增多的?！痉治觥繉τ谶@類題目要抓住題目的隱含信息，籃球彈跳的高度會越來越低，就是明顯告訴我們籃球的機械能越來越小，機械能的相互轉(zhuǎn)化過程中是有能量消耗的，這樣造成動能和勢能的總和會減少?！驹斀狻緼、從圖可知，籃球在干燥的地面上向前彈跳的過程中，彈跳的高度會越來越低，所以籃球的機械能越來越小，故B點時的機械能大于C點時的機械能，而B點和C點高度相同，重力勢能相等，所以，B點時的動能大于C點時的動能，故A錯誤。A點到B點的過程先是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，后是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，由于籃球與空氣的摩擦，籃球的一部分機械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以A點到B點不單是重力勢能與動能之間的相互轉(zhuǎn)化，故B錯誤。由于與空氣的摩擦，在彈跳的過程中機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，所以機械能逐漸減小，而A、B、C、D高度相等，重力勢能相等，則動能不斷變小，所以1、2、3三個“印跡”越來越小，故C錯誤。D、籃球在D點時在水平方向有一定的速度，所以動能不為零，故D正確。故選：D5.如圖所示是跳傘運動員在空中勻速下落的過程，從能量角度分析，跳傘運動員的（▲）A.動能增大，勢能不變，機械能減小B.動能不變，勢能減小，機械能不變C.動能增大，勢能減小，機械能不變D.動能不變，勢能減小，機械能減小【答案】D【解析】【分析】【詳解】略6.如圖1,小球依次向四個方向以相同的速度飛出。某次小球在空中飛行到落地的過程中（不計空氣阻力），其動能Ek隨時間t變化的圖像如圖2所示，則這次小球飛出的方向為（▲）圖1圖2A.①B.②C.③D.④【答案】B【解析】①動能的大小與質(zhì)量和速度有關(guān)，根據(jù)圖象可判定小球的速度變化；②當小球在上升時，由于受到豎直向下的重力，所以小球會做減速運動；當小球在下降時，小球在豎直向下的重力作用下會做加速運動；據(jù)此可知小球的運動情況；③小球豎直向上運動和斜向上運動時，到達最高點時的速度不同，據(jù)此可作出判斷。【分析】本題考查了影響動能大小的因素以及對小球運動情況的分析，有一定難度?！驹斀狻坑蓤D2可知，小球的動能先變小后變大，而同一小球的質(zhì)量不變，說明小球的速度先變小后變大；當小球在上升時，由于受到豎直向下的重力，所以小球會做減速運動；當小球在下降時，小球在豎直向下的重力作用下會做加速運動；由此可知，小球是先上升后下降；若小球豎直向上運動，則小球到達最高點時速度為0,動能為0,由圖2可知，小球的動能不為0,所以小球不可能是豎直向上運動，則小球是斜向上運動的，小球到達最高點時在水平方向上有一定的速度，其動能不為0,故②正確。故選：B7.如圖所示，粗糙程度相同的斜面與水平面在a點相連，彈簧左端固定在豎直墻壁上，彈簧處于自由狀態(tài)時右端在b點，小物塊從斜面的c點由靜止自由滑下，與彈簧碰撞后又返回到斜面上，最高到達d點。下列說法正確的是（▲）彈簧被壓縮到最短時，彈性勢能最小B.小物塊從c向a運動的過程中，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能C.小物塊從b向a運動的過程中，動能增加D.小物塊在整個運動過程中，機械能在減小【答案】D【解析】彈性勢能大小的影響因素：彈性形變的大??；影響動能大小的因素：質(zhì)量、速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；影響重力勢能大小的因素：質(zhì)量、高度，即物體的質(zhì)量越大，高度越高，其重力勢能越大；動能和勢能統(tǒng)稱為機械能，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；在存在摩擦的情況下，物體的機械能不守恒?！痉治觥勘绢}考查了動能和勢能的轉(zhuǎn)化，以及機械能守恒的條件，明確動能和勢能大小的影響因素是解答此題的關(guān)鍵?！驹斀狻緼、彈簧被壓縮到最短時，其彈性形變程度最大，此時彈簧的彈性勢能最大，故A錯誤；小物塊從c向a運動的過程中，需要克服摩擦力做功，會有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以重力勢能沒有全部轉(zhuǎn)化為動能，故B錯誤；小物塊從b向a運動的過程中，物塊不再受到彈力，但受到水平向左的摩擦力作用，所以其速度會逐漸減小，動能會減小，故C錯誤；小物塊在整個運動過程中，由于要克服摩擦力做功，所以其機械能會減小，即機械能不守恒，故D正確。故選：D8.如圖AOB是光滑軌道，A點的高度H大于B點的高度h,讓小球由A點靜止開始自由落下，沿軌道AOB到達B點后離開（不計空氣阻力）。則小球離開B點后的運動軌跡最符合實際的是（▲）A.aB.bC.cD.d【答案】C【解析】小球在整個過程中機械能守恒，結(jié)合慣性的知識及機械能守恒定律進行分析?！痉治觥勘绢}考查了對機械能守恒定律及慣性知識的應(yīng)用，關(guān)鍵能夠根據(jù)現(xiàn)象判斷不同情況下機械能的大小關(guān)系?！驹斀狻緼、根據(jù)題意，小球從A點由靜止滑下，所以小球的機械能等于A點時的重力勢能，整個過程中，機械能守恒，a的最高點超過了A點的高度，這是不可能的，A錯誤；B、b點的最高點與A點的高度相同，而在最高點時，小球仍具有向右運動的速度，所以b圖線的機械能大于A點的機械能，B錯誤；C、c圖線的最高點低于A點，由于在最高點時小球仍運動，其總機械能可能與開始時的機械能相等，C正確；D、小球離開軌道時，由于慣性，應(yīng)具有沿軌道方向向上運動的速度，D錯誤；故選：C9.小球從高處下落到豎直放置的輕彈簧上（如圖甲），在剛接觸輕彈簧的瞬間（如圖乙），速度為5m/s,將彈簧壓縮到最短（如圖丙）的整個過程中，小球的速度υ和彈簧縮短的長度ΔL之間的關(guān)系如圖丁所示，其中A為曲線的最高點。已知該輕彈簧每受到0.2N的壓力就縮短1cm,并且輕彈簧在受到撞擊到壓縮到最短的整個過程中始終發(fā)生彈性形變?？諝庾枇Σ挥嫞瑒t下列說法中錯誤的是（▲）A.小球在速度最大時，它的機械能也達到最大B.此過程中，彈簧被壓縮時產(chǎn)生的最大彈力為8NC.在撞擊輕彈簧到輕彈簧壓縮至最短的過程中，小球的機械能一直在減小D.小球的重力為1N【答案】A【解析】（1）小球在接觸到彈簧時，所受重力大于彈力，向下加速；當所受重力等于彈力時，速度達到最大值；之后小球一直減速，直到小球速度為零；（2）小球在撞擊到彈簧后，彈簧開始發(fā)生彈性形變，小球的機械能開始轉(zhuǎn)換為彈簧的彈性勢能，小球的機械能減小?！痉治觥窟@道題主要考查彈力和機械能，小球剛撞擊到彈簧時，速度并不是最大值，這是解題的關(guān)鍵?！驹斀狻緼、小球剛撞擊到彈簧時，所受重力大于彈力，向下加速，當所受重力等于彈力時，速度達到最大值，此時小球的機械能部分轉(zhuǎn)換為彈簧的彈性勢能，它的機械能減小，A符合題意；當彈簧縮短的長度ΔL=40cm時，彈簧產(chǎn)生的最大彈力為：Fmax=40cm×0.2N/cm=8N,B不符合題意；C、在撞擊輕彈簧到輕彈簧壓縮至最短的過程中，彈簧的彈性勢能一直在增大，由于能量守恒，小球的機械能一直在減小，C不符合題意；D、當小球的速度達到最大時，小球所受重力等于彈力，所以G=F=5cm×0.2N/cm=1N,D不符合題意。故選：A10.如圖所示，a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過程中動能和重力勢能隨高度變化的兩條圖線（不計空氣阻力），其中▲（填“a”或“b”）圖線是動能－高度關(guān)系圖線，小石塊上升的最大高度為▲m,小石塊在最高點時的機械能為▲J?！敬鸢浮縜；4；2【解析】（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度。質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大。（3）機械能=動能+勢能。物體沒有發(fā)生彈性形變時，不考慮彈性勢能，只考慮重力勢能。【分析】（1）掌握動能和重力勢能大小的影響因素，根據(jù)圖象能確定動能和勢能的大小。（2）根據(jù)

機械能=動能+勢能

計算機械能的大小?！驹斀狻咳鐖D，橫坐標代表的小石塊上升的高度，縱坐標代表的是能量。（1）小石塊上升時質(zhì)量保持不變。b圖象表示，高度越高，能量越大，所以b圖象代表：高度--重力勢能的關(guān)系。（2）不計空氣阻力，小石塊上升時，動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能，動能減小，重力勢能增大。所以a圖象代表：高度--動能的關(guān)系。（3）如圖，小石塊到達的最大高度是4m。動能=0J，重力勢能=2J，機械能=動能+勢能=0J+2J=2J故答案為：a；4；211.小球在沒有空氣阻力的情況下，沿無摩擦軌道運動。（1）如圖1所示，小球從A點靜止釋放，小球到達C點時速度是否為零？▲。圖1圖2圖3（2）將軌道BC段改為水平，如圖2所示，小球仍從A點靜止釋放，小球經(jīng)過M點時的機械能▲（填“大于”“小于”或“等于”）其在A點的機械能。以小球經(jīng)過M點時為計時起點，請在圖3中大致畫出小球在MN段運動的速度一時間圖像。【答案】（1）是；（2）等于如圖【解析】（1）在不計阻力和摩擦的情況下，機械能是守恒的。（2）據(jù)牛頓第一運動定律可知，一切物體在沒有受到外力時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)?！痉治觥孔x懂題意，知道在不計空氣阻力和摩擦的情況下機械能是守恒的，是解決該題的關(guān)鍵?！驹斀狻浚?）小球從A點靜止釋放，由于不計空氣阻力和摩擦，沒有機械能的損失，所以小球到達C點時速度是0。據(jù)題目可知，由于不計空氣阻力和摩擦，機械能是守恒的，所以小球經(jīng)過M點時的機械能是等于其在A點的機械能的；同時由于不計空氣阻力和摩擦力，小球原來是運動的，所以小球在MN段做勻速直線運動，如下圖：故答案為：（1）是；（2）等于如圖12.一塊質(zhì)量分布均勻的光滑薄平板AB可以繞水平轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動（截面圖中以0點表示），平板與水平地面的夾角為30°,AO長為0.6米，OB長為0.4米，平板質(zhì)量為2千克。小球在離地面高為H=0.5米處由靜止開始釋放，沿光滑軌道到達AB上。（所有運動過程均無機械能轉(zhuǎn)化為其他能量）（1）要使平板會繞水平軸轉(zhuǎn)動起來，小球的質(zhì)量m至少為多少？（2）如果一個質(zhì)量為4m的小球從離地高度為0.2米的地方由靜止開始釋放，能否使平板翻轉(zhuǎn)？請判斷并說明理由?！敬鸢浮浚?）要使平板會繞水平軸轉(zhuǎn)動起來，小球的質(zhì)量m至